[发明专利]一种无网格大动态范围哈特曼波前测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种无网格大动态范围哈特曼波前测量装置及测量方法，测量装置包括沿光路设置的光束匹配组件，分光棱镜、微透镜阵列一、探测器一、微透镜阵列二、探测器二、同步触发器与数据处理器。测量方法为；步骤S1：采用标准平行光源对该装置进行标定，并建立微透镜阵列一、探测器一、与微透镜阵列二、探测器二上靶面点阵的共线关系；步骤S2：通过同步触发器触发探测器一采集被测透射光束波前点阵信息，触发探测器二采集被测反射光束波前点阵信息；步骤S3:确定步骤S2中透射光束波前点阵；步骤S4:求取被测激光束波前。本发明不采用哈特曼网格，不受网格限制，无需跨网格光斑点阵识别，提高了波前探测的动态范围。

技术领域

本发明涉及激光测量技术领域，更具体地讲，涉及一种无网格大动态范围哈特曼波前测量装置及测量方法。

背景技术

激光束波前探测是大气自适应光学及激光通信等领域中的关键技术，而哈特曼波前传感器则广泛地应用于激光束波前探测中。将入射波前用微透镜阵列等器件，在空间分割成许多子波前，利用波前斜率重构出波前。传统的哈特波前传感器，根据微透镜阵列子孔径口径，焦距及探测器像元尺寸，建立哈特曼网格，随之确定哈特波前传感器的动态范围。以哈特曼网格为界限搜索光斑点阵，结合参考波前质心坐标，即可获得每个子区域上的波前斜率信息，最后采用模式法或区域法即可计算出被测激光束的波前。该类型的哈特波前传感器典型结构可参见专利（CN1245904A）中公开的一种光学波前传感器。该类型的哈特曼结构得到了广泛应用，但对超出哈特曼网格界限的光斑却无很好的识别方法，这类哈特曼波前传感器的动态范围难以得到近一步提升。

在专利（CN101261161A）中公开了一种大动态范围的哈特曼波前传感器及其测试方法。通过一维平移台带动光电探测器的移动，来识别越界的光斑点阵，该方法仍然基于哈特曼网格，且需要人为过多的干预，难以满足实时性的要求。可以看出，近一步提升哈特曼波前传感器的动态范围在目前应用中有着重大需求，也是该技术发展的瓶颈之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种无网格大动态范围哈特曼波前测量装置及测量方法；相比现有技术，本发明不采用哈特曼网格，不受网格限制，无需跨网格光斑点阵识别，大幅提高波前探测的动态范围。

本发明解决技术问题所采用的解决方案是：

一种无网格大动态范围哈特曼波前测量装置，包括沿光路设置的光束匹配组件、将光束分离为反射光束和透射光束的分光棱镜、用于接收透射光束的微透镜阵列一、用于接收反射光束的微透镜阵列二、用于采集透射光束波前信息的探测器一、用于采集反射光束波前信息的探测器二、分别与探测器一和探测器二输出端连接的同步触发器、以及与同步触发器输出端连接的数据处理器。

在一些可能的实施方式中，所述反射光束和透射光束的轴线所形成的夹角为90°。

在一些可能的实施方式中，所述微透镜阵列一与微透镜阵列二的子孔径相同。

在一些可能的实施方式中，所述微透镜阵列二的子孔径焦距为微透镜阵列一的子孔径焦距的1.1-1.5倍。

在一些可能的实施方式中，为了有效的实现数据的相同采集；

所述探测器一与探测器二为型号相同的面阵相机。

另一方面：

一种利用以上所述的无网格大动态范围哈特曼波前测量装置进行测量的测量方法，

步骤S1:标定；

采用标准平行光源对该装置进行标定，并建立微透镜阵列一、探测器一、与微透镜阵列二、探测器二上靶面点阵的共线关系；

步骤S2:通过同步触发器触发探测器一采集被测透射光束波前点阵信息，触发探测器二采集被测反射光束波前点阵信息；

步骤S3:基于步骤S1中共线关系，确定步骤S2中透射光束波前点阵；